Отчет о геологической практике в Западной Сибири

Строительство в карстовых районах  связано с большими трудностями. Карстовые воронки на строительных площадках нужно засыпать, полости заполнять или обрушивать, агрессивные воды отводить или осушать массив дренажами. Особенно опасны карстовые явления для протяжённых сооружений. Все мероприятия по борьбе с карстом весьма усложняют и удорожают строительство и эксплуатацию сооружений, поэтому карстовые полости стремятся обнаружить ещё при изысканиях, применяя геофизические методы - сейсморазведку и электроразведку.

 Основными условиями развития  карста являются:

• трещиноватость растворимых горных пород, обеспечивающих их водопроницаемость;

• наличие агрессивных вод и  движение их по трещинам. Воды, насыщенные углекислотой, растворяют карбонаты намного быстрее, чем чистые воды. Присутствие в подземных водах NaCl увеличивает растворимость гипса в 3,5 раза.

К растворимым горным породам относятся карбонатные породы — известняки, соли (галит, сильвин и др.) и в меньшей степени доломиты, гипсы и ангидриты. В зависимости от состава растворимых пород различают карст карбонатный, гипсовый и соляной. Наибольшее разнообразие карстовых форм наблюдается в горных массивах, сложенных мощными толщами карбонатных пород в горных странах Средиземноморья, на Кавказе, в горной части Крыма, на Карпатах, Урале и т.д.

Различают открытый, или голый, карст, когда растворимые породы выходят на дневную поверхность, и закрытый, когда они залегают глубоко под землей и с поверхности перекрыты толщами нерастворимых пород.

К поверхностным карстовым формам относятся карры, поноры, карстовые  ниши, воронки, котловины и полья, а также колодцы и пропасти.

Карры, или шрамы, — небольшие углубления в виде рытвин и борозд глубиной от нескольких сантиметров до 1 — 2 м на поверхности закарстованных пород.

Поноры — вертикальные или наклонные отверстия, через которые поверхностные воды поглощаются и уходят в глубину.

Карстовые воронки  — формы поверхностного рельефа, имеющие наибольшее распространение. Они встречаются в областях с различными климатическими условиями и имеют форму чаш или блюдец, то с крутыми, то с пологими склонами. Среди них выделяются: воронки поверхностного выщелачивания и воронки провальные, образующиеся в результате обрушения сводов подземных карстовых полостей

Карстовые котловины  — крупные формы поверхностного карстового рельефа, на дне которых развиваются карстовые воронки.

Полья — крупные замкнутые понижения, представляющие собой объединения нескольких небольших карстовых котловин.

Карстовые колодцы и  пропасти — крупные провалы, уходящие на глубину до 1000 м.

Подземные карстовые формы представлены пещерами и каналами. Самыми крупными подземными формами карстового рельефа являются карстовые пещеры. Они представляют собой систему горизонтальных или несколько наклонных каналов, туннелей, сложно ветвящихся и образующих огромные залы или гроты, имеющие высоту в несколько десятков метров. Пещеры между собой могут соединяться туннелями, провалами или узкими щелями. По каналам нередко протекают подземные реки, а на дне пещер располагаются подземные озера. Подземные реки не только выщелачивают соприкасающиеся с ними горные породы, но и производят большое эрозионное воздействие. На поверхности карстовых массивов нередко имеются периодически исчезающие озера и реки. Последние нередко уходят в колодцы или провалы.

Карстовые процессы создают не только определенные формы рельефа, но и  участвуют в образовании весьма своеобразных отложений. На поверхности и на дне карстовых форм рельефа (карры, воронки, поля, впадины и т. д.) располагаются остаточные от растворения образования — это бескарбонатный в основном алюмосиликатный материал, оставшийся после растворения. Он носит название тера-росса (красная земля). На поверхности и в пещерах имеются обвальные накопления — продукты обрушения сводов карстовых полостей или от скатывающихся по склонам карстовых долин и воронок глыб. В пещерах находятся своеобразные аллювиальные осадки, образуемые подземными реками. Имеются также травертины — натечные формы известкового туфа, а также своеобразные натечные формы — сталактиты, растущие от кровли пещеры вниз. Их тонкие переплетения часто называют сталактитовыми занавесями. Со дна пещер растут вверх сталагмиты.

Кроме карстовых в природе известны и весьма своеобразные ледяные пещеры, дно, стены и свод которых украшены своеобразными ледяными сталактитами и сталагмитами.

9. Суффозия

Суффозией  (от лат. "суффозио"— подкапывание)   называют процесс выноса частиц грунта током подземных вод с образованием пустот, воронок или провалов.

Это явление представляет большую  опасность для сооружений, расположенных  вблизи склонов и лессовых обрывов, к которым возможно поступление  больших масс воды. Велика угроза и  для гидротехнических сооружений.

Основное средство борьбы с суффозией - перехват и отведение вод грунтового потока с помощью дренажей.

10. Криогенные  явления

На большей части суши породы какое-то время находятся в  мерзлом состоянии. По свойствам и поведению в основании сооружений их относят к «грунтам особого состава, состояния и свойств».

Состав, происхождение грунтов  и климат определяют мерзлотные, т.е. криогенные (от греч. «криос» — холод и «генос» — рождённый) и посткриогенные явления в зоне мерзлоты:

а) морозное пучение - увеличение объёма водонасыщенных грунтов глинистого и пылеватого состава из-за расширения воды после замерзания в порах грунта. Проявляется оно в виде пучин - поднятий поверхности земли высотой 0,2 - 0,5 м удлиненной формы и в виде бугров пучения, достигающих в высоту и в диаметре нескольких десятков метров.

Мероприятия по борьбе с морозным пучением сводятся к осушению и водоотведению. Применяется засыпка дороги шлаком для уменьшения глубины промерзания, замена пучинистых грунтов песком, электрохимическое закрепление грунтов,

б)  термокарст — явление, напоминающее собственно карстообразование с характерными для него провалами, опасными для сооружений. Но в данном случае причиной явления становится не выщелачивание     горных пород подземными водами, а оттаивание льда в толще грунта;

в)    наледи    представляют    собой    потокообразное    или    плащеобразное скопление льда на поверхности земли, вызванное излиянием и замерзанием речных или подземных вод, Наледи могут достигать большой площади и мощности,   могут   быть   причиной   затопления   пониженных   участков местности и представляют угрозу для движения транспорта.

Для профилактики возникновения наледей  применяют земляные валы вдоль русел  рек и «мерзлотные пояса» - глубокие канавы, расположенные вокруг строительной площадки;

г)   солифлюкция     (от лат.  «солум» - почва и «флюксус» - течение)  -движение со склонов рыхлых водонасыщенных отложений под действием силы тяжести при оттаивании. Явление опасно для путей сообщения и сооружений, расположенных у подножия склона.

Меры борьбы с солифлюкцией - закрепление  склона растительностью, планировка и выполаживание склонов, создание оградительных сооружений.

Экологическое значение областей распространения  многолетнемерзлых горных пород

Огромная территория Сибирского региона — одна из самых бoгатых природными ресурсами территорий мира — практически вся  относится к области развития многолетнемерзлых грунтов и горных пород. Кроме нее многолетнемерзлые грунты и горные породы распространены на значительной части Крайнего севера Европейской части России, занимают огромные территории Канады и Аляски. Все вышеперечисленные территории богаты полезными ископаемыми, лесом и другими ценными природными ресурсами и в связи с этим интенсивно осваиваются. В течение последней четверти века на территории Восточной Сибири были открыты богатейшие месторождения каменного угля, золота, алмазов, цветных и редких металлов, нефти, газа и газоконденсата, а также залежи многих других металлических и неметаллических полезных ископаемых. Особенно следует отметить открытие и освоение крупнейших в мире Западно-Сибирской и Восточно-Сибирской, Ямало-Ненецкой и Тиманской нефтегазоносных провинций, Якутских и Архангельских алмазных месторождений, медных месторождений в Восточной Сибири, золота в Магаданской области и на Чукотке. На базе открытых месторождений существенно расширяется горно-добывающая промышленность, сооружаются нефте- и газопроводы, возводятся жилые здания и объекты социально-бытового и культурного назначения. Это масштабное строительство осуществляется на многолетнемерзлых грунтах, которые требуют к себе совершенно иного отношения, чем обычные грунты. Для функционирования горнодобывающих объектов и бесперебойной работы новых промышленных предприятий, жизнеобеспечения поселков и городов в Сибири начали сооружать гигантские, крупнейшие в мире гидростанции на реках Ангаре, Енисее, Лене. В сложных гидрогеологических условиях была проложена трасса Байкало-Амурской магистрали с ее знаменитым Северо-Муйским туннелем.   Проектирование, строительство и эксплуатация гидротехнических, горно-добывающих и горно-обогатительных комбинатов, промышленных и жилых сооружений, строительство шахт, рудников и открытых карьеров, сооружение и эксплуатация транспортных магистралей, а также нефтегазопроводов в условиях многолетнемерзлых грунтов возможно только с учетом сложных гидрогеологических условий. Кроме тщательного и всестороннего изучения закономерностей развития криогенных процессов необходимо проводить прогнозную оценку и  изменения мерзлотных условий и учитывать развитие термокарстовых явлений. Все это крайне необходимо не только для хозяйственного освоения территорий, но и для функционирования предприятий и осуществления жизнеобеспечения в сложных климатических и горно -геологических условиях. Для успешного функционирования в условиях многолетней мерзлоты промышленных и гражданских сооружений и жизнедеятельности людей разрабатываются теоретические основы развития многолетней мерзлоты и криогенных процессов, общие принципы строительства и эксплуатации зданий, рациональные условия эксплуатации месторождений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полевое исследования пробы грунта взятой с правого берега р. Тура.

В основе данного исследования лежит полевой метод Новикова.

Ход проведения работы:

1. Грунт высушивают и измельчают до порошкообразного состояния;
2. Постепенно добавляя воду, размешивают до густоты, при которой он не будет липнуть к рукам;
3. Из полученного теста на стекле раскат жгут до тех пор, пока он не начнет распадаться на кусочки. По минимальному диаметру кусочков определили тип грунта.

 

min диаметр жгута, мм	наименование грунта
7	песчаный
5,4 – 7	супесчаный
2,5 – 5,4	суглинистый
1,5 – 2,5	тяжелосуглинистый
1,5 и <	глинистый

 

 

По методу Новикова исследуемый  грунт – глинистый (диаметр около 1 мм).

Основные особенности глинистого грунта:

1. Визуально.
2. Ощущения при растирании: песчаные частицы не чувствуются, комочки раздавливаются с большим трудом.
3. Вид в лупу: песчинок не видно.
4. Состояние в сухом виде: очень твердый в кусках.
5. Состояние во влажном виде: вязкий, пластичный, очень мягкий.
6. Скатывание сырого грунта: дает шнур диаметром менее 1 мм.

Дорожно-строительные свойства грунта: очень трудные в разработке грунты. Пластичные, практически водонепроницаемые.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Заключение

 

 

В результате прохождения практики и исследования района практики мы ознакомились с геологическим строением местных пород, а также с протекающими здесь наиболее характерными геологическими процессами и их признаками.

Данный район Тюменской области  с учётом всех инженерно- геологических  исследований благоприятен для строительства. Наиболее характерными геологическими процессами являются: водно-гравитационные, заболачивание, эрозия, криогенные явления. Борьба с каждым процессом осуществляется с учетом инженерно- геологических нормативов, а также с учётом экологической обстановки.